王斯焱，李錫宇，吳治將

( 順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，廣東 佛山 528333 )

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R32替代R410A在家用空調(diào)器的試驗(yàn)研究

王斯焱，李錫宇，吳治將

( 順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，廣東 佛山 528333 )

依據(jù)GB/T7725-2004 規(guī)定的試驗(yàn)工況，分別對應(yīng)用R32和R410A的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行性能測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：兩種制冷劑系統(tǒng)所運(yùn)用的壓比基本相同，R32系統(tǒng)壓縮機(jī)耗功略高于R410A系統(tǒng)，R32的制冷量優(yōu)于R410A系統(tǒng)，兩種制冷劑系統(tǒng)運(yùn)行的COP幾乎相同。

家用空調(diào)；性能對比；R32；R410A

1　前言

目前市場上用于替代R22的制冷劑有許多種，其中主要是R410A,R410A是由50%的R125與50%的R32混合而成，屬于HFC類，ODP值為0。它并不是R22簡單替代物，因?yàn)楣ぷ鲏毫蛦挝蝗莘e制冷量等重要參數(shù)并不一致。雖然杜邦等國外公司都極力推薦R410A，但對于中國廠家來說卻面臨著一些技術(shù)難題，依然需要研究與R410A熱力性能相差不大的具有較低的GWP值的環(huán)保制冷劑[1-2]。R32一直都是作為某些多元混合制冷劑的組成部分被使用，近年來一些學(xué)者提出了R32單獨(dú)替代R22的思路，R32價(jià)格便宜，ODP為零，GWP值為675，比較適中，但是充灌量僅為R22機(jī)組的60%，所以相同制冷量下相對于R22的GWP減排比例達(dá)到了77.6%，綜合環(huán)境性能較好。R32的燃燒下限為14.4%，在ISO 817標(biāo)準(zhǔn)最新修訂討論稿中，安全性定為A2L。在美國交通部運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)DOT 173.115和聯(lián)合國(UN)危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸規(guī)定中，在運(yùn)輸過程中R32認(rèn)為是“不可燃”，所以在安全性方面R32要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于R161和R290[3-4]。R32具有良好的制冷性能和替代應(yīng)用普及性(制冷模式下的效率比，R32最好，CO2最差；而在制冷模式下的能效比對比中，R32比R22、R410A好)[5]。因此，對R410A和R32的循環(huán)性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，旨在進(jìn)一步了解R32在實(shí)際系統(tǒng)中的運(yùn)行效果，并與R410A的運(yùn)行效果進(jìn)行比較，為進(jìn)一步開展用R32替代R410A的研究提供一些基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2　實(shí)驗(yàn)原理

本實(shí)驗(yàn)采用兩種空調(diào)器，分別充注R32與R410A制冷劑，空調(diào)機(jī)室外機(jī)型號為KFR-26W/BP2N1-180和KFR-32W/BP2N1-180，室內(nèi)機(jī)型號為KFR-26G/BP2DN1Y-H(3)和KFR-32G/BP2DN1Y-H(3)。實(shí)驗(yàn)原理如圖1所示。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)是在焓差實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)需要測量的參數(shù)包括：溫度、壓力、功率、電流等。首先對空調(diào)器充注R32制冷劑，分別進(jìn)行名義工況的制冷與制熱試驗(yàn)，然后更換R410A制冷劑，再進(jìn)行名義工況的制冷與制熱試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比系統(tǒng)性能。根據(jù)《房間空氣調(diào)節(jié)器》國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7725—2004[6]，確定試驗(yàn)運(yùn)行工況如表1所示。

1-室內(nèi)側(cè)蒸發(fā)器　2-室內(nèi)側(cè)電加熱器　3-室內(nèi)側(cè)加濕管　4-室內(nèi)側(cè)循環(huán)風(fēng)機(jī)　5-室外側(cè)循環(huán)風(fēng)機(jī)　6-室外側(cè)加濕管　7-室外側(cè)電加熱器　8-室外側(cè)蒸發(fā)器　9-室外側(cè)前加熱器　10-被測機(jī)室外機(jī)　11-被測機(jī)室內(nèi)機(jī)　12-混合箱　13-風(fēng)量測量箱　14-調(diào)零風(fēng)機(jī)圖1　實(shí)驗(yàn)原理圖

表1　樣機(jī)的測試工況

3　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1兩種制冷劑在額定能力2600W空調(diào)器的對比

被測試的空調(diào)機(jī)(室內(nèi)機(jī)型號KFR-26G/BP2DN1Y-H(3)，室外機(jī)型號KFR-26W/BP2N1-180，壓縮機(jī)型號美芝DA89M1C-10EZ，電源220V/50Hz，以下簡稱26機(jī))在GB/7725-2004《房間空調(diào)器》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)工況下進(jìn)行能力測試。R32測試結(jié)果見表2所示。R410A測試結(jié)果見表3所示。

表2　R32制冷劑在26機(jī)測試結(jié)果

表3　R410A制冷劑在26機(jī)測試結(jié)果

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出兩種制冷劑的對比如表4所示。

表4　R32和R410A在26機(jī)測試結(jié)果對比

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，R32制冷劑的額定制冷和額定制熱能效比均大于R410A，但中間制冷和中間制熱能效比均小于R410A；R32系統(tǒng)的額定制冷和中間制冷工況下壓縮機(jī)排氣溫度比R410A系統(tǒng)均高10℃左右，額定制熱和中間制熱工況下壓縮機(jī)排氣溫度均高20℃左右；在標(biāo)準(zhǔn)工況下，相比較R410A制冷劑系統(tǒng)，R32制冷劑的制冷量提高4.8%，EER值提高5.2%，制熱量提高3.4%，COP值提高6.4%，排氣壓力和回氣壓力略高。

3.2兩種制冷劑在額定能力3200W空調(diào)器的對比

在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下，分別采用R32和R410A在額定制冷量為3200W空調(diào)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。空調(diào)器室內(nèi)機(jī)型號KFR-32G/DY-FB，室外機(jī)型號KFR-32W-J110，〗壓縮機(jī)型號PA125G1C-4FTL，電源220V50Hz(以下簡稱32機(jī))。R32實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。R410A實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6。

表5　R32在32機(jī)測試結(jié)果

注：表中低溫制熱：除霜周期143.5min，化霜時(shí)間8.2min。超低溫制熱：除霜周期208.2min，化霜時(shí)間5.1min。

表6　R410A制冷劑在32機(jī)的測試結(jié)果

注：表中低溫制熱：除霜周期145.3min，化霜時(shí)間10.8min。超低溫制熱：除霜周期215.6min，化霜時(shí)間10.8min。

由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出兩種制冷劑的對比如表7所示。

表7　兩種制冷劑在32機(jī)的測試結(jié)果對比

由以上實(shí)驗(yàn)研究表明，R32與R410A在額定制冷量為3200W空調(diào)器的比較中，R32的各個(gè)方面都優(yōu)于R410A，故總體上R32有一定的優(yōu)勢。

3.3兩種制冷劑的其他對比

另外，由于工作用途，使用地區(qū)和季節(jié)的不同，其冷凝溫度與蒸發(fā)溫度也會有所改變，因此，在對于R32與R410A在蒸發(fā)溫度與冷凝溫度變化時(shí)的工況分別進(jìn)行了循環(huán)性能試驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表8(過冷度均為8.3℃，過熱度為11.1℃)。

表8　R32與R410A兩種制冷劑的其他對比

注：“*”表示在此工況下由于排氣溫度高達(dá)170℃，試驗(yàn)系統(tǒng)難以長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，因此沒有測量工況下的循環(huán)性能

4　結(jié)論

(1)在所測工況下，R32制冷系統(tǒng)運(yùn)行的排氣溫度高于R410A系統(tǒng)，尤其是在蒸發(fā)溫度分別為-5℃、0℃和冷凝溫度為50℃時(shí)，R32系統(tǒng)的排氣溫度非常高，高出R410A系統(tǒng)45℃，因此在R32制冷系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要注意對壓縮機(jī)排氣溫度的處理。

(2)在本實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，兩種制冷劑系統(tǒng)的壓比基本相近，R32的冷凝壓力與蒸發(fā)壓力幾乎都略高于R410A，壓縮機(jī)的耗功與制冷量也大于R410A，兩種制冷系統(tǒng)的COP很相近。

(3)由于R32系統(tǒng)的排氣溫度要高于R410A系統(tǒng)，因此可能需要對原有的系統(tǒng)做微小的改動。后續(xù)工作中還需加大對材料相容性和油溶性研究，并且需針對R32制冷劑開發(fā)專用壓縮機(jī)，同時(shí)改進(jìn)整機(jī)系統(tǒng)，如：兩器換熱管小管徑化等。

[1] 何務(wù)華.R410A制冷劑在多聯(lián)機(jī)應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)[J].制冷，2006，25(1)：72-74

[2] 馬一太,王偉.制冷劑的替代與延續(xù)技術(shù)[J].制冷學(xué)報(bào)，2010，31(5)：11-17

[3] 薛松.HFC-32最新市場形勢及前景分析[J].浙江化工，2014，45(4)：1-4

[4] 李連生.制冷劑替代技術(shù)研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢[J].制冷學(xué)報(bào)，2011，32(6)：53-58

[5] 史琳,朱明善.家用/商用空調(diào)用R32替代R22的再分析[J].制冷學(xué)報(bào)，2010，31(1):1-5.

[6] GB/T7725-2004.房間空氣調(diào)節(jié)器[S]．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004

Comparative Tests of Alternative Refrigerants R32 and R410A

WANG Siyan，LI Xiyu，WU Zhijiang

(College of Mechanical and Electrical Engineering,Shunde Polytechnic,Foshan Guangdong 528333,China)

According to the predetermined conditions from GB/T7725-2004 performances of R32 and R410A when used in air conditioning systems were tested.The experimental results show that the two kinds of refrigerant system by the use of pressure ratio is basically the same,the R32 compressor system consumption is higher than that of R410A system, and the refrigeration capacity of R32 is better than that of R410A system,and the two kinds of refrigerant system coefficient of performance(COP)is almost the same.

Room air-conditioner;Performance comparison;R32;R410A

2016-6-30

廣東省自然科學(xué)基金(2016A030313012)

王斯焱(1982-)，男，助理工程師，主要從事制冷與空調(diào)技術(shù)研究。Email：wsiyan915@163.com

ISSN1005-9180(2016)03-017-06

TM925.1；TB61+2文獻(xiàn)標(biāo)示碼：Adoi:10.3696/J.ISSN.1005-9180.2016.03.003